广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2022年7月29日
]
标题: 加速多模型贝叶斯推断、模型选择和引力波天文学的系统研究
标题: Accelerating Multi-Model Bayesian Inference, Model Selection and Systematic Studies for Gravitational Wave Astronomy
摘要: 引力波模型通过贝叶斯推断用于从观测到的引力波信号中推断合并双星系统中黑洞的属性。 尽管我们拥有大量足够准确的信号模型,可用于推断黑洞的属性,但对于某些信号,模型中的微小差异会导致推断属性的系统性差异。 为了对黑洞属性提供一个单一的估计,最好是将模型不确定性进行边缘化处理。 贝叶斯模型平均是一种常用的边缘化多个模型的技术,然而,它计算成本较高。 一种优雅的解决方案是通过联合贝叶斯分析同时推断模型和模型属性。 在本工作中,我们证明联合贝叶斯分析不仅可以加速推断,还可以考虑推断出的黑洞属性中的模型依赖性系统差异。 我们通过分析100个随机选择的模拟信号以及真实的引力波信号GW200129_065458来验证这一技术。 我们发现,我们不仅能够推断出与使用贝叶斯模型平均所得属性统计上相同的属性,而且平均而言,我们可以以$2.5\times$的速度对一组三个模型进行采样。 换句话说,对三个模型进行边缘化的联合贝叶斯分析,平均仅比单个模型分析多花费$20\%$的时间。 然后,我们展示了该技术可以用来准确且高效地量化一个模型相对于另一个模型的支持程度,从而有助于贝叶斯模型选择。
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